Существует много путей расширения ресурсов полезных ископаемых. Ниже перечислены основные:

· Улучшение геологоразведки.

· Совершенствование способов добычи.

· Рационализация способов обогащения.

· Строгое соблюдение условий транспортировки.

· Оптимальный выбор способа передела (пирометаллургический, гидрометаллургический, сольвометаллургический, экстрактивная металлургия) или их сочетания.

· Уменьшение потерь, выбор способа производства и оптимальной конструкции изделий.

· Удлинение сроков службы изделий за счёт эксплуатации в оптимальных условиях.

· Увеличение оборота, использование всех видов сырья (вторичное, техногенное), вовлечение в производство новых видов первичного сырья.

Применение в процессе геологической разведки новейших физических методов, совершенствование разработанных ранее, обобщение накопленных знаний и развитие обладающих предсказательным потенциалом теоретических представлений о способах формирования месторождений и закономерностях их размещения ведёт к постоянному обнаружению новых сырьевых источников, как бедных (в основной массе), так и богатых.

К примеру, до 2010 г. планировался ввод в эксплуатацию урановых рудников Канады и Австралии, отдельные рудопроявления которых содержат 10 и более процентов урана. К настоящему времени далеко не во всех труднодоступных местах планеты разведаны предполагаемые месторождения. Открываются новые месторождения в тропических районах, пустынях. Есть основания считать, что в Антарктиде находятся крупнейшие в мире залежи угля, есть месторождения железа, меди. Только существование международного соглашения о превращении континента в своеобразный заповедник сдерживает начало разработок.

Подобно существованию предельно низкого уровня концентрации полезного элемента в горной породе, который позволяет считать данный конгломерат рудой, существует также предельно низкий процент этого элемента в рудном концентрате, обеспечивающий возможность использования его в технологическом процессе выделения элемента (металла) в свободном состоянии или в виде востребованного соединения. Концентрирование полезного минерала (освобождение от пустой породы) производится с помощью процессов обогащения, краткому описанию которых будет посвящено отдельное пособие.

Сокращение потерь при транспортировке требует строгого соблюдения и совершенствования условий погрузки и разгрузки руды, ремонта подвижного состава, внедрения прогрессивных способов внутризаводского перемещения сырой руды и концентратов.

Оптимальный выбор способа передела рудного концентрата возможен только на основании знания особенностей, преимуществ и недостатков возможных вариантов по отношению к данному виду сырья. Эти вопросы найдут своё отражение в основной части пособия.

Разработка конструкции изделий, удлинение срока их эксплуатации, уменьшение потерь при их производстве, несомненно, являются одним из важнейших способов уменьшения потребления исходных материалов и, следовательно, исходного сырья. Описание возможных путей решения этих задач выходит за пределы данного курса, однако в дальнейшем будут рассмотрены особенности и преимущества металлокерамического способа производства изделий. Аналогичные соображения могут относиться к выбору оптимальных условий эксплуатации изделий.

Следует различать виды сырья, которые должны вовлекаться в производство:

▪ первичное сырьё – сырье, которое отрасль получает в процессе разработки природных источников (руды, концентраты и т.п.).

▪ вторичное сырьё – пришедшие в негодность по причине износа (или каким-либо другим причинам) ранее изготовленные изделия (к примеру, металлический лом).

▪ техногенное сырьё – природное сырьё, ранее не перерабатывавшееся по причине низкой рентабельности, отсутствия соответствующих технологических решений и складировавшееся как отходы (к примеру, процесса обогащения),  выводимые из производственного цикла промежуточные продукты, отходы производства (стружка, бракованные изделия и т.п.). Техногенное – не задействованное ранее в производстве конечных годных изделий сырьё.

Таким образом, основное различие между техногенным и вторичным сырьём состоит в том, что техногенное сырьё является отходом процесса производства, а вторичное – отходом процесса потребления.

Значительный эффект имеет циркуляция, вторичное использование металлов. Уже во второй половине ХХ века были достигнуты следующие средние степени рециркуляции (вторичного использования) некоторых металлов (%): Al 12; Cu 41;   Fe 28; Ni 19; Sn 20; Zn 27. В развитых странах в 1985 г. уже 34 % всей массы таких металлов, как Al, Cu, Zn, Pb, Sn, добывали из отходов и вторичного сырья. Особенно важны эти показатели для свинца (52,3 %) и меди (40,3 %).

При этом следует учитывать, что затраты энергии на получение металла из вторичного сырья существенно меньше, чем при производстве того же металла из первичного сырья (табл. 11).

Таблица 11

Расход энергии (10⁹ Дж/т) при производстве первичного/вторичного металла

Вопрос увеличения степени вторичного использования тесно связан с проблемой конструкции изделия. Конструкция любого изделия должна обеспечивать облегчённое отделение и сбор деталей из наиболее ценных металлов. В табл. 12 приведены примеры источников и повторно используемых металлов.

Таблица 12

Примеры вторичного сырья

* МПГ – металлы платиновой группы; *РЗМ – редкоземельные металлы.

Заметным резервом является техногенное сырьё (техногенные месторождения). Как указывалось выше, в отличие от вторичного сырья, техногенное никогда не участвовало в процессе изготовления годных конечных изделий, а отделялось при переработке первичного сырья на той или иной стадии производства.

Техногенные месторождения – результат интенсивного развития горнодобывающей, обогатительной и перерабатывающей промышленности. Под техногенными месторождениями следует понимать достаточно крупные скопления минеральных веществ на поверхности земли или в горных выработках, которые являются отходами горного, обогатительного, металлургического и других производств, не представляющие промышленного интереса в прошлом, но ставшими пригодными по количеству и качеству для хозяйственного использования в связи с развитием соответствующих отраслей.

Таким образом, техногенными месторождениями могут оказаться хвостохранилища обогатительных фабрик, отвалы добывающих предприятий и производств, различные шламы, неиспользуемые промежуточные продукты и т.п. Следует учитывать, что их полное использование обычно приводит к улучшению состояния окружающей среды.

Количество искусственных минеральных форм, которые встречаются в техногенных месторождениях, превышает 30000, что значительно превосходит число известных природных минералов  – около 4000.

Только при работе 10 обогатительных фабрик Урала ежегодно образуется            5–7 млн т хвостов, содержащих 0,3–0,4 % Zn, 0,2–0,3 % Cu, 20–35 % серы, более     35 % железа.

Значительны запасы металлов в отходах металлургических производств. Объёмы отходов уральских предприятий чёрной металлургии огромны: Нижне-Тагильский металлургический комбинат: доменных шлаков 30000 тыс. т, сталеплавильных шлаков 20500 тыс. т; металлургический завод им. А. К. Серова: мартеновских шлаков 4229 тыс. т; Магнитогорский металлургический комбинат: доменных шлаков    160650 тыс. т; Челябинский металлургический комбинат: металлургических шлаков 2578 тыс. т.

На Кольском полуострове накоплены огромные запасы неперерабатываемого нефелина, который является отходом процесса обогащения фосфоритов (апатита), а также ценным химическим сырьём.

В табл. 13 представлены некоторые возможные виды техногенного сырья и металлы, чаще всего в нём заключённые.

Таблица 13

Примеры техногенного сырья

В табл. 14 представлены данные о концентрации редких и цветных металлов в бурых и каменных углях и золах после их сжигания по сравнению с их содержанием в осадочных породах (г/т). Из данных таблицы следует, что в ряде случаев происходит значительное концентрирование элементов в золе (коэффициент концентрирования равен отношению среднего содержания элемента в золе к его содержанию в осадочных породах).

Таблица 14